Работа искусственного интеллекта требует огромного количества воды. Небольшие дата-центры в США потребляют в 2 тыс. раз больше воды, чем человек в Нигерии за год. Особенно много потребляют нейросети, которые задействованы в медицине. Получается парадокс: ИИ спасает жизни, но при этом разрушает планету. Объясняем, сколько литров стоит генерация.
Искусственный интеллект произвел настоящую революцию в медицине и здравоохранении. В частности, использование сверточных нейронных сетей (CNN) и других методов добычи данных помогает выявлять закономерности. Это работает для обнаружения ключевых паттернов заболеваний в больших наборах данных. Они широко используются в системах здравоохранения для диагностики и прогнозирования. Так, в одном исследовании в Великобритании авторы загрузили большой набор данных маммограмм в систему ИИ для диагностики рака молочной железы.
Исследование показало, что использование нейросетей снижает количество ложноположительных результатов на 5,7%, а ложноотрицательных — на 9,4%.
Кроме того, нейросеть лучше диагностирует ранние стадии рака молочной железы (91% против 74% у радиологов). Также ИИ лучше выявляет меланому, диабетическую ретинопатию, аномалии ЭКГ и успешнее прогнозирует факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний, проводит раннюю диагностику аппендицита.
{{slider-gallery}}
Искусственный интеллект может повысить точность диагностических методов, анализируя медицинские изображения — рентгеновские снимки, КТ и МРТ. ИИ активно внедряют в лабораторные методы диагностики: так было создано несколько систем ИИ для обнаружения, идентификации и количественной оценки микроорганизмов, диагностики и классификации заболеваний, а также для прогнозирования клинических исходов.
Кроме того, ИИ могут быть хорошими помощниками и в отделениях неотложной помощи: алгоритмы могут анализировать данные пациентов для помощи в сортировке по степени срочности, помогая выделять высокорисковые случаи, сокращая время ожидания и улучшая в конечном итоге состояние пациентов.
Большой потенциал также есть в использовании ИИ для генетики. Например, выявление генетических вариантов, связанных с определенными чертами или патологиями. Анализ обширных геномных данных позволяет обнаруживать сложные паттерны, часто недоступные для ручного анализа. Например, ученые при помощи нейросети выявили генетические варианты, связанные с расстройством аутистического спектра (РАС), успешно предсказав статус РАС, опираясь только на геномные данные.
На самом деле все это только часть решений, которые нейросеть может предложить в сфере медицины. Есть и более простые, на уровне управления, которые не так впечатляют, зато экономят большое количество ресурсов.
Однако нейросети — особенно те, которые широко используются специалистами, спасают жизни и экономят человеческие силы, — достаточно драматично влияют на исчезновение пресной воды.
Нейросеть — одна из наиболее ресурсоемких цифровых технологий в мире. При этом экологическое воздействие до сих пор не воспринимается как важный этический вопрос. Технологии ИИ усугубляют изменение климата из-за интенсивного использования природных ресурсов, связанных с обучением и внедрением алгоритмических систем.
О том, что ИИ негативно влияет на углеродный след, известно достаточно широко. При этом, не менее важен водный след (то, сколько нейросети потребляют воды).
Например, при обучении языковой модели GPT-3 в передовых дата-центрах Microsoft в США было использовано около 700 тыс. литров чистой пресной воды — компания скрыла эту информацию, пишут исследователи.
{{slider-gallery}}
Как это работает? Дата-центры нуждаются в большом количестве воды, так как серверы генерируют тепло. Чтобы предотвратить перегрев и отключение компьютерных систем, центры используют охладительные башни и системы забора наружного воздуха, которым необходима чистая пресная вода. Так, ИИ потребляет от 1,8 до 12 литров воды на каждый киловатт-час энергии в глобальных дата-центрах Microsoft.
По некоторым оценкам, к 2027 году мировой объем нейросетей может потреблять до 6,6 млрд кубических метров воды, что эквивалентно почти двум третям годового потребления Англии.
Даже если в ближайшее время количество дата-центров ИИ не увеличится, в одной только Англии к 2050 году дефицит воды достигнет почти 5 млрд литров воды между устойчивыми запасами и ожидаемым спросом.
Если же сравнить потребление воды дата-центрами со странами, где дефицит этого ресурса куда выше, чем в Европе, то, к примеру, в 2021 году Демократическая Республика Конго за год потребляет около 683 млн кубометров воды, примерно столько же — Уганда (637 млн кубометров), что почти в десять раз меньше прогноза по потреблению воды нейросетями в 2027 году.
С точки зрения глобального здравоохранения эти различия особенно поразительны: небольшой дата-центр в США использует воды для охлаждения систем в 2 тыс. раз больше, чем один человек в Нигерии за год. В цифрах это выглядит так: 25,5 млн литров для ИИ против 12 410 литров, которые потребляет нигериец.
Глобальная комиссия по экономике воды подготовила доклад, из которого следует, что более половины мирового производства продуктов питания окажется под угрозой в следующие 25 лет из-за стремительно усиливающегося водного кризиса. Нет воды — нет коров и много чего еще.
Половина населения мира уже сталкивается с нехваткой воды, и это число будет только расти: спрос на пресную воду превысит предложение на 40% к 2030 году, так как мировые водные системы испытывают беспрецедентное давление.
Кроме того, комиссия выяснила, что эксперты сильно недооценивают количество воды, которое нужно людям для достойной жизни. Считается, что для здоровья и гигиены одному человеку нужно от 50 до 100 литров воды в день. Но на самом деле, чтобы получать нормальное питание и достойную жизнь, требуется около 4 тыс. литров воды ежедневно.
Сейчас больше 2 млрд человек не имеют доступа к чистой питьевой воде, 3,6 млрд (44% населения) испытывают сложности с санитарией. Каждый день из-за отсутствия доступа к чистой воде умирают 1 тыс. детей. Если с кризисом ничего не делать, то к 2050 году проблемы с водой приведут к снижению мирового ВВП примерно на 8%, а в бедных странах — на 15%.
Все это порождает этический парадокс: нейросети негативно воздействуют на экологию и усугубляют глобальные проблемы, связанные со здоровьем, которые они, по идее, должны решать.
Сейчас чаще всего дата-центры используют воду из «синих источников» — это реки, озера и подземные воды, то есть самые ценные виды этого ресурса. Но есть и другие варианты. Например, можно внедрять замкнутые системы охлаждения, которые позволяют использовать как повторно очищенные сточные воды, так и пресную воду многократно. Так потребление пресной воды можно снизить до 70%.
Также есть метод свободного охлаждения, при котором системы охлаждаются наружным воздухом. Это сработает только в прохладных регионах. Кроме того, в странах, где электричество дешево, можно использовать воздушное охлаждение, без потребления воды. Другой вариант — иммерсионное охлаждение, при котором серверы, чипы и другие компоненты погружаются в специализированную диэлектрическую (некондуктивную) жидкость. Она поглощает тепло и передает его теплообменнику, где оно отводится, а охлажденная жидкость возвращается. Эта технология требует более высоких начальных затрат, но при этом она экономит не только воду, но и энергию и пространство.
Также перспективным выглядит питание дата-центров с помощью возобновляемых источников энергии, например солнечной или ветровой. Они требуют меньше воды, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе.
Сегодня чуть больше половины электричества (56%), которое используют дата-центры в США, производится с помощью ископаемого топлива. Больше всего нуждаются в воде угольные электростанции: для их работы нужно около 72 623 литров воды на мегаватт-час генерации, газовые требуют 10 599 литров. В итоге в 2022 году такие станции забрали 183,6 трлн литров воды, из которых 3,64 трлн было использовано безвозвратно.
Солнечные панели на крышах и ветряные турбины не нуждаются в охлаждающей воде, поскольку они не используют пар для генерации электричества, в отличие от угольных и газовых станций.
{{slider-gallery}}
Если страны, в которых работают дата-центры, перейдут на 100%-но возобновляемое энергоснабжение и выведут из эксплуатации электростанции на ископаемом топливе, это позволит сэкономить миллиарды литров воды, сделав больше пресной воды доступной для людей и экосистем.
Остается только надеяться, что разработчики нейросетей выберут более зеленый и щадящий путь развития, иначе все достижения в здравоохранении нивелируются экологическими проблемами, которые коснутся миллиардов людей.
.webp)
Полина Садовникова и Мария Бессмертная воспользовались этим поводом, чтобы пересмотреть свои любимые вампирские саги в строго рабочее время. Пройдите его и узнайте, какой вы вампир.
